JP3091873B2 - 含フッ素リン酸エステル及びその塩 - Google Patents

含フッ素リン酸エステル及びその塩

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、文献未載の新規な含フ
ッ素リン酸エステル及びその塩に関するものであり、該
化合物はフッ素系界面活性剤、離型剤、金属表面処理
剤、尿素ホルムアルデヒド樹脂の硬化剤、潤滑油添加剤
等又はそれらの原料として有用である。
【0002】
【従来の技術】従来より、リン酸エステルは、尿素ホル
ムアルデヒド樹脂の硬化剤、アルキド樹脂等の合成樹脂
の触媒、潤滑油添加剤、その他不凍液、繊維の帯電防止
剤、難燃性付与剤、界面活性剤等として広く使用されて
いる。また、含フッ素リン酸エステル及び/又はその塩
としては、フッ素基としてパーフルオロアルキル基を有
する化合物が、特開昭52−39587号公報、特開昭
52−42550号公報、特開昭58−180597号
公報、特開昭60−190390号公報等に離型剤の配
合成分として記載されている。含フッ素ホスホン酸及び
/又はその塩としては、フッ素基としてパーフルオロア
ルケニル基を有する化合物が特開昭56−53192号
に上記と同様に離型剤配合成分として記載されている。
更に、最近、金属蒸着フィルムの表面処理剤として、パ
ーフルオロアルキル基を有する含フッ素リン酸エステル
又はパーフルオロアルケニル基を有する含フッ素ホスホ
ン酸が研究されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パーフ
ルオロアルキル基を有する含フッ素リン酸エステル又は
その金属塩を離型剤、金属表面処理剤等として使用した
場合、離型効果、撥水性・撥油性等は優れているものの
製品の表面荒れが生じるという欠点がある。また、パー
フルオロアルケニル基を有する含フッ素ホスホン酸又は
その金属塩を上記同様に離型剤又は金属表面処理剤とし
て使用した場合、離型剤としては優れているものの、金
属表面処理剤としては摺動性が若干劣るという問題点が
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点を解消するために研究を重ねた結果、パーフルオロア
ルケニル基を有する新規な含フッ素リン酸エステル又は
その塩を離型剤、金属表面処理剤等として用いる場合に
は、離型効果、撥水性・撥油性等が良好であり、摺動性
を向上させることができ、しかも金属表面荒れを減じる
ことができることを見出した。更に、該化合物はフッ素
系界面活性剤、尿素ホルムアルデヒド樹脂の硬化剤、合
成樹脂の触媒、潤滑油添加剤等としても有用であること
も見出した。
【0005】即ち本発明は、一般式(I)
【0006】
【化4】
【0007】(式中、Rf は炭素数3〜12のパーフル
オロアルケニル基を示し、Xは−O−又は−S−を示
し、Aはフェニレン基、
【0008】
【化5】
【0009】(mは1〜5の整数を示す。)又は
【0010】
【化6】
【0011】(qは1〜10の整数を示す。)を示し、
nは1〜3の整数を示す。〕で表わされる含フッ素リン
酸エステル及びその塩に係る。
【0012】上記一般式(I)において、Rf で表わさ
れるパーフルオロアルケニル基は、炭素数3〜12のも
のであり、2個以上存在する場合には、同一または異な
るものである。Rf としては、より具体的には、
【0013】
【化7】
【0014】等を例示できる。
【0015】X及びAがそれぞれ2個以上存在する場合
にも、いずれも同一又は異なるものでよい。Xが、フェ
ニレン基又は
【0016】
【化8】
【0017】の場合には、ベンゼン環の結合位置は、o
−、m−、p−のいずれでもよい。
【0018】本発明の含フッ素リン酸エステルの具体例
としては、例えば次式で示される化合物が挙げられる。
【0019】
【化9】
【0020】また、本発明の含フッ素リン酸エステルの
うちで、nが1又は2のものは、塩基性金属化合物、ア
ミン化合物、アンモニア等と反応させることによって、
金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等を容易に形成する
ことができ、これらの塩類も上記一般式(I)の含フッ
素リン酸エステルと同様の有用性を有する。金属塩の種
類としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、遷
移金属塩等が挙げられる。金属塩を形成する金属原子と
しては、具体的には、Li、Na、K、Ca、Mg、C
u、Co、Ni、Zn、Mn、Fe、Pb、Hg、Zr
等を例示できる。また、アミン塩又はアンモニウム塩を
形成するアミン化合物又はアンモニアとしては、
【0021】
【化10】
【0022】等が挙げられる。
【0023】上記含フッ素リン酸エステルの合成法は、
特に限定的ではないが、好適には、含フッ素アルコール
とリン化合物を加熱下反応させることによって得られ
る。
【0024】含フッ素アルコールは、特開昭61−23
6740号公報、特開昭62−103041号公報等に
示されているように、アルカリ性条件下、ヒドロキシ基
を含む2官能性化合物の一方の官能基とパーフルオロア
ルケンとを非プロトン性極性溶媒中で反応させることに
より容易に得られる。
【0025】リン化合物としては、85%オルトリン
酸、五酸化リン、オキシ塩化リン等が挙げられる。
【0026】本発明の含フッ素リン酸アルキルエステル
は、リン化合物を単に含フッ素アルコールに作用させる
だけでも得ることができるが、例えば、85%オルトリ
ン酸と五酸化リンとの混合物を含フッ素アルコールと加
熱下反応させることが好適である。この場合、85%オ
ルトリン酸と五酸化リンとの混合比は85%オルトリン
酸中の水を五酸化リンを用いてオルトリン酸に置換でき
る量であればよく、モル比では、85%オルトリン酸:
五酸化リン=1:約0.5とすればよい。ただし、ディ
ーンスターク等の脱水装置を用いた場合はこの限りでは
なく、五酸化リンのモル比が0.5よりも少なくてもよ
い。反応温度は、60〜120℃程度が好ましく、80
〜110℃程度が特に好ましい。反応中は、湿気を防ぐ
ことが好ましい。
【0027】この反応において、含フッ素アルコールと
リン化合物のモル比によって、リン酸モノ、ジ及びトリ
アルキルエステルのできる割合が異なってくる。例え
ば、含フッ素アルコール:リン化合物(モル比)=1:
1〜3程度では、モノアルキルエステルが多くでき、
1:0.3〜1程度ではそれぞれの混合物が、又1:
0.2〜0.3程度ではトリアルキルエステルが多くで
きる。
【0028】また、本発明の含フッ素リン酸アルキルエ
ステルを最も簡便に得るには、第3級アミン、例えば、
ピリジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、N,
N−ジメチルアニリン等の存在下、含フッ素アルコール
をオキシ塩化リンに作用させればよい。反応温度は、6
0〜120℃程度が好ましく、80〜110℃程度が特
に好ましい。反応中湿気を防ぐことが好ましい。
【0029】上記の含フッ素アルコールとリン化合物と
の反応では溶媒を用いてもよく、溶媒としてはベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の水と共沸
する溶媒が好ましい。またこの場合、ディーンスターク
装置等の脱水装置を用いるか、又はモレキュラーシーブ
等を用いて脱水処理をしながら反応を進行させるのが特
に好ましい。
【0030】
【発明の効果】本発明の含フッ素リン酸エステル及びそ
の塩は、新規化合物であり、フッ素系界面活性剤、離型
剤、金属表面処理剤、尿素ホルムアルデヒド樹脂の硬化
剤、アルキド樹脂の触媒、潤滑油添加剤、不凍液、繊維
の帯電防止剤、難燃性付与剤等として有用である。
【0031】
【実施例】以下実施例によって本発明を説明する。
【0032】実施例1 ディーンスターク脱水装置、冷却管、乾燥管及び温度計
を備えた300mlの4つ口フラスコに、85%オルト
リン酸11.6g(0.10モル)及び五酸化リン2.
1g(0.015モル)の混合物を入れて60℃で30
分間加熱した後、200mlのトルエンにパーフルオロ
ノネニルオキシフェネチルアルコール56.8g(0.
10モル)を溶解したものを加え、110℃で6時間反
応させた。室温まで冷却後、反応液は2層に分離した。
上層のトルエン層をデカンテーションにより除いた後、
イオン交換水により下層の粘性液体を2回洗浄し、乾燥
することによって下記化合物(A)を58g得た。(収
率89%)
【0033】
【化11】
【0034】化合物(A)の物性を次に示す。
【0035】 外観 黄褐色粘性液体 屈折率(15℃) 1.4250 1 H−NMR(ppm) in アセトン−d6 標準 TMS a:7.00 dd Jab=8.8Hz 2H b:7.42 dd 2H c:2.94 m 2H d:4.18 dd Jcd=Jdp=7.3Hz 2H e:10.42 s 2H IR:(cm-1)KBr法 3600〜2500 OH 1608,1510 芳香環 1298,1238 C−F 1066,1014 P−O 実施例2 パーフルオロノネニルオキシフェネチルアルコール5
6.8g(0.10モル)の代りにパーフルオロノネニ
ルオキシブタノール52.0g(0.10モル)を用い
る以外は実施例1と同様な操作を行ない、下記化合物
(B)53g(収率88%)を得た。
【0036】
【化12】
【0037】化合物(B)の物性を次に示す。
【0038】 外観 淡黄色粘性液体 屈折率(15℃) 1.3749 1 H−NMR(ppm) in アセトン−d6 標準 TMS a,d:3.6〜4.40 m. 4H b,c:1.3〜2.10 m. 4H e:9.30 s. 2H IR:(cm-1)KBr法 3600〜2500 OH 2976 C−H 1312,1284 C−F 1046,1030 P−O 実施例3 パーフルオロノネニルオキシフェネチルアルコール5
6.8g(0.10モル)の代りにパーフルオロヘキセ
ニルオキシフェネチルアルコール41.8g(0.05
モル)を用いる以外は実施例1と同様な操作を行ない、
下記化合物(C)40.3g(収率81%)を得た。
【0039】
【化13】
【0040】化合物(C)の物性を次に示す。
【0041】 外観 無色透明粘性液体 屈折率(15℃) 1.4291 1 H−NMR(ppm) in アセトン−d6 標準 TMS a:7.05 dd Jab=9.0Hz 2H b:7.35 dd 2H c:2.95 t 2H d:4.16 dt Jcd=Jdp=7.3Hz 2H e:10.06 s 2H IR:(cm-1)KBr法 3600〜2200 OH 1508 芳香環 1228,1188 C−F 1030 P−O 実施例4 パーフルオロノネニルオキシフェネチルアルコール5
6.8g(0.10モル)の代りにパーフルオロノネニ
ルオキシデカノール60.4g(0.10モル)を用い
る以外は実施例1と同様な操作を行ない、下記化合物
(D)61.0g(収率89%)を得た。
【0042】
【化14】
【0043】化合物(D)の物性を次に示す。
【0044】 外観 淡黄色粘性液体 屈折率(15℃) 1.3968 1 H−NMR(ppm) in アセトン−d6 標準 TMS a,c:3.7〜4.2 m. 4H b:1.0〜2.1 m. 16H d:10.62 s. 2H IR:(cm-1)KBr法 3500〜2200 O−H 2936,2864 C−H 1284,1238 C−F 1026 P−O 実施例5 実施例1で合成した化合物(A)6.48g(0.01
モル)を蒸留水:イソプロピルアルコール=1:2の溶
液50mlに溶解し、NaOH6.40g(0.01モ
ル)を20mlの蒸留水に溶解した溶液を加えた。約1
0分間撹拌した後、エバポレーターで溶媒を留去すると
化合物(E)が6.07g得られた。原子吸光法及びI
Rによって以下の化合物であると同定された。
【0045】
【化15】
【0046】実施例6 実施例5で合成した化合物4.50g(6.72ミリモ
ル)を蒸留水:イソプロピルアルコール=1:2の溶液
50mlに溶解し、ZnSO4 ・7H2 Oを1.932
g(6.72ミリモル)を20mlの蒸留水に溶解した
溶液を徐々に加えた。生じた沈殿を蒸留水20mlで2
回洗浄した後乾燥し、化合物(F)を4.30g得た。
化合物(F)の構造は原子吸光法及びIRによって以下
の化合物であると同定された。
【0047】
【化16】
【0048】離型性試験 以下の配合の離型剤を用いて、半硬質ウレタン樹脂の離
型試験を行なった。
【0049】 離型剤配合(重量%) 含フッ素リン化合物 0.4 シリコンオイル(トーレシリコン社製) 0.5 塩化メチレン 1.5 フロン113 97.6 離型試験は、100×130×10mm3 の金型を用いて
行ない、金型温度50℃、キュアタイム3分として、脱
型力の測定と、離型後の表面状態の観察を行なった。結
果は以下の通りである。
【0050】 離型試験結果 含フッ素リン化合物 脱型力(kg重) 表面状態 * 無 し 20以上 ○ 化合物(F) 9.8 ○ 化合物(G)(比較品)** 9.0 × * 表面状態 ○ 良好 × 泡状の表面荒れが生じている **化合物(G)
【0051】
【化17】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佛願 仁也 滋賀県甲賀郡甲西町大池町1−1 株式 会社ネオス 中央研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07F 9/09 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I) 【化1】 〔式中、Rf は炭素数3〜12のパーフルオロアルケニ
    ル基を示し、Xは―O―又は―S―を示し、Aはフェニ
    レン基、 【化2】 (mは1〜5の整数を示す。)又は 【化3】 (qは1〜10の整数を示す。)を示し、nは1〜3の
    整数を示す。〕で表わされる含フッ素リン酸エステル
    その塩。
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